縦穴掘削装置及び縦穴掘削工法
【課題】地山の崩落を防止しながら安定かつ確実に縦穴を掘削する。
【解決手段】ベースマシン２に取着したオーガ駆動装置４により駆動される上下多段のジョイントスクリューからなるスクリュー５、該スクリューの下端部以外を覆う、上下多段のジョイントケーシングからなるケーシング６、最下段のジョイントケーシング６Ｂの外周面に固定された掘削バケット駆動装置７、該駆動装置７により駆動される、スクリュー５及びケーシング６の下部が挿入された掘削バケット８を備え、ベースマシン２により反力を受けながら、掘削ビット１０，…及びオーガビット１１，…により地盤Ｇを掘削し、この掘削土砂をケーシング６の排出口１２から排出する。また、ライナープレート１５Ａ，…の設置に先行して先導管ケーシング２０を圧入し、先導管ケーシング２０内の地盤を該先導管ケーシング２０の略下端の高さ位置まで掘削する。
【解決手段】ベースマシン２に取着したオーガ駆動装置４により駆動される上下多段のジョイントスクリューからなるスクリュー５、該スクリューの下端部以外を覆う、上下多段のジョイントケーシングからなるケーシング６、最下段のジョイントケーシング６Ｂの外周面に固定された掘削バケット駆動装置７、該駆動装置７により駆動される、スクリュー５及びケーシング６の下部が挿入された掘削バケット８を備え、ベースマシン２により反力を受けながら、掘削ビット１０，…及びオーガビット１１，…により地盤Ｇを掘削し、この掘削土砂をケーシング６の排出口１２から排出する。また、ライナープレート１５Ａ，…の設置に先行して先導管ケーシング２０を圧入し、先導管ケーシング２０内の地盤を該先導管ケーシング２０の略下端の高さ位置まで掘削する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に縦穴を掘削する縦穴掘削装置及び縦穴掘削工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大規模な装置によらずに比較的簡易な装置により縦穴を掘削することができる縦穴掘削装置として、縦穴の中央から放射方向に突出するグリッパと、該グリッパを備えることにより、縦穴の内壁面から支持反力を得る支持台と、該支持台の中心部分を貫通して上下方向に進退可能に支持された上部筒体と、該上部筒体を前記支持台に対して上下方向に進退させる伸縮ジャッキと、前記上部筒体に対し回転可能に連接され、その下端に切削ビットを備えるとともに、側面に土砂取り込み用の開口部を有する下部筒体と、該下部筒体の側部に水平方向に延長して取り付けられ、掘削土砂の搬送路が前記開口部と連通するように取り付けられたヘリカルドラム掘削装置と、前記上部筒体を経て前記下部筒体の内部に挿入配置される吸引配管とからなるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような縦穴掘削装置を用いた縦穴掘削工法は、グリッパを伸張することにより支持台を縦穴の内部に固定した後、下部筒体及びヘリカルドラム掘削装置を駆動し、伸縮ジャッキを伸張することにより上部筒体を支持台に対して徐々に下方にスライド移動させながら、下部筒体下端の切削ビット及びヘリカルドラム掘削装置のビットにより掘削作業を行うものであり、この掘削作業の際の掘削土砂は吸引配管により吸引排除される。
また、伸縮ジャッキが伸びきった際には、下部筒体及びヘリカルドラム掘削装置の駆動を一旦停止し、グリッパを収縮して支持台の固定状態を解除し、伸縮ジャッキを収縮することにより支持台を上部筒体に対して下方にスライド移動させ、再びグリッパを伸張して支持台を縦穴の内壁面に固定した後、前記掘削作業を行い、このような作業を所定回数繰り返すことにより、定められた深度の縦穴を掘削形成するものである。
なお、前記掘削作業により縦穴が形成された際に、該縦穴の内壁面を覆うライナープレートを順次上方から取り付けることにより、縦穴の内壁面の崩壊を防止するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６１３６１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記縦穴掘削工法では、前述のとおり縦穴の内壁面を覆うようにライナープレートを取り付けてはいるが、下部筒体下端の切削ビット及びヘリカルドラム掘削装置のビットが掘削作業を行っている状態で、その側面側に山留壁がないため、特に地盤が軟弱な場合においては、地山が崩落して作業を継続することができなくなる場合がある。
また、前記縦穴掘削装置及び縦穴掘削工法では、縦穴の内壁面に押圧されるグリッパにより支持反力を得ているため、地盤が軟弱な場合には必要な支持反力を得ることができない。
よって、軟弱地盤である場合に地盤改良や安定液の使用が必要になるため、このような場合においては特に施工コストや施工時間の増大を招来することになる。
【０００６】
さらに、前記縦穴掘削装置及び縦穴掘削工法では、深い縦穴を形成する際には、地上に設置した吸引ポンプの圧力を非常に大きくする必要が生じるとともに、吸引配管が詰まることが多くなるため掘削土砂の攪拌等が必要になる。
さらにまた、吸引配管により掘削土砂を吸引排除する構成であるため、このような排土作業（揚土作業）の際における騒音が問題になる場合がある。
【０００７】
そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、地山の崩落を防止しながら安定かつ確実に縦穴を掘削することができるとともに施工コストを低減することができる縦穴掘削工法を提供するともに、このような縦穴掘削工法に適した、掘削効率が高く、排土作業の騒音が問題とならない、比較的簡易な構成の縦穴掘削装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る縦穴掘削装置は、前記課題解決のために、ベースマシンと、該ベースマシンの先端に取り付けられたオーガ駆動装置と、該オーガ駆動装置により駆動されて回転する上下に連結された多段のジョイントスクリューからなるスクリューと、該スクリューの下端部以外を覆う、上下に連結された多段のジョイントケーシングからなるケーシングと、該ケーシングの最下段のジョイントケーシングの外周面に固定された掘削バケット駆動装置と、該掘削バケット駆動装置又は前記最下段のジョイントケーシングにより前記スクリューと同心回転が可能なように支持されるとともに、前記掘削バケット駆動装置により駆動されて回転する、前記スクリュー及びケーシングの下部が挿入された掘削バケットとを備え、前記ベースマシンにより反力を受けながら、前記掘削バケット駆動装置により前記掘削バケットを回転させることにより、該掘削バケットの底板に取り付けられた掘削ビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記底板に形成された土砂流入口から取り入れ、前記オーガ駆動装置により前記スクリューを回転させることにより前記掘削土砂を前記ケーシングの地上側部分に形成された排出口から排出するものである。
【０００９】
ここで、前記掘削バケットの底板をリング状とし、その中央の通孔から、最下段のジョイントスクリューの下端に取り付けられたオーガビットを露出させ、前記オーガ駆動装置により前記スクリュー及びオーガビットを回転させることにより、該オーガビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記掘削バケットの掘削ビットによる掘削土砂とともに前記排出口から排出すると好ましい。
【００１０】
また、前記掘削バケットの内周面に螺旋状板を取り付けてなるとさらに好ましい。
【００１１】
本発明に係る縦穴掘削工法は、前記課題解決のために、ライナープレートの最下段のものの下面に当接する当接板と、該当接板の下側に位置して上下方向に伸縮する油圧ジャッキと、該油圧ジャッキを下側から支持する支持部材が内周面に固定され、その内径が前記ライナープレートの外径よりも大きい先導管ケーシングとを備え、前記油圧ジャッキを伸張することにより前記先導管ケーシングを地盤に圧入する工程と、前記請求項１〜３のいずれかに記載の縦穴掘削装置により前記先導管ケーシング内の地盤を該先導管ケーシングの略下端の高さ位置まで掘削する工程と、前記油圧ジャッキを収縮することにより前記当接板の上側で前記ライナープレートの下側に形成された空間に新たなライナープレートを設置する工程とを、前記ジョイントスクリュー及びジョイントケーシングを必要に応じて継ぎ足しながら繰り返すことにより縦穴を掘削するものである。
【００１２】
ここで、前記先導管ケーシングが、平面視において９０度等分に４分割した分割体を、それらの上下方向の端面同士を凹凸係合させて上下方向に相対移動可能に連結したものであり、これらの分割体のそれぞれを個別の前記油圧ジャッキにより地盤に圧入してなると好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る縦穴掘削装置は、ベースマシンと、該ベースマシンの先端に取り付けられたオーガ駆動装置と、該オーガ駆動装置により駆動されて回転する上下に連結された多段のジョイントスクリューからなるスクリューと、該スクリューの下端部以外を覆う、上下に連結された多段のジョイントケーシングからなるケーシングと、該ケーシングの最下段のジョイントケーシングの外周面に固定された掘削バケット駆動装置と、該掘削バケット駆動装置又は前記最下段のジョイントケーシングにより前記スクリューと同心回転が可能なように支持されるとともに、前記掘削バケット駆動装置により駆動されて回転する、前記スクリュー及びケーシングの下部が挿入された掘削バケットとを備え、前記ベースマシンにより反力を受けながら、前記掘削バケット駆動装置により前記掘削バケットを回転させることにより、該掘削バケットの底板に取り付けられた掘削ビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記底板に形成された土砂流入口から取り入れ、前記オーガ駆動装置により前記スクリューを回転させることにより前記掘削土砂を前記ケーシングの地上側部分に形成された排出口から排出するので、地上側に設置したベースマシンにより反力を受ける構成であることから、縦穴の内壁面に押圧されるグリッパ等により支持反力を得ていないため、地盤が軟弱な場合であっても、容易に必要な支持反力を得ながら、安定かつ確実な掘削を行うことができる。
【００１４】
その上、ジョイントスクリュー及びジョイントケーシングを必要に応じて容易に継ぎ足すことができるため、比較的簡易な構成により、所要の深度の縦穴を掘削することができる。
その上さらに、オーガ駆動装置によりスクリューを回転させることにより掘削土砂を上方へ搬送してケーシングに形成した排出口から排出する構成であるため、排土作業（揚土作業）のために大容量の吸引ポンプ等が必要になることがないとともに、駆動音が比較的静かであることから騒音が問題になることがないため、住宅地や夜間の使用にも適している。
【００１５】
また、前記掘削バケットの底板をリング状とし、その中央の通孔から、最下段のジョイントスクリューの下端に取り付けられたオーガビットを露出させ、前記オーガ駆動装置により前記スクリュー及びオーガビットを回転させることにより、該オーガビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記掘削バケットの掘削ビットによる掘削土砂とともに前記排出口から排出すると、前記効果に加え、最下段のジョイントスクリューの下端に取り付けるオーガビット（オーガヘッド）を土質に適したものに容易に付け替えることができるとともに、掘削バケットの掘削ビットとの併用により、掘削効率を向上することができる。
【００１６】
さらに、前記掘削バケットの内周面に螺旋状板を取り付けてなると、前記効果に加え、螺旋状板により、掘削バケットの底板の土砂流入口から取り入れた掘削土砂をスクリューへ導くことができるため、掘削ビットにより掘削した土砂の排土を効率的に行うことができる。
【００１７】
本発明に係る縦穴掘削工法は、ライナープレートの最下段のものの下面に当接する当接板と、該当接板の下側に位置して上下方向に伸縮する油圧ジャッキと、該油圧ジャッキを下側から支持する支持部材が内周面に固定され、その内径が前記ライナープレートの外径よりも大きい先導管ケーシングとを備え、前記油圧ジャッキを伸張することにより前記先導管ケーシングを地盤に圧入する工程と、前記請求項１〜３のいずれかに記載の縦穴掘削装置により前記先導管ケーシング内の地盤を該先導管ケーシングの略下端の高さ位置まで掘削する工程と、前記油圧ジャッキを収縮することにより前記当接板の上側で前記ライナープレートの下側に形成された空間に新たなライナープレートを設置する工程とを、前記ジョイントスクリュー及びジョイントケーシングを必要に応じて継ぎ足しながら繰り返すことにより縦穴を掘削するので、先導管ケーシングを地盤に圧入して先行させ、該先導管ケーシング内の地盤を縦穴掘削装置により掘削することから、必ず山留めがされた状態で掘削作業が行われるため、先導管ケーシングに守られた状態で地山の崩落を防止しながら安定かつ確実に縦穴を掘削することができる。
よって、軟弱地盤であっても地盤改良や安定液の使用が不要となるため、施工コストを低減することができる。
その上、水位が高い場合等であっても、例えば地上側に設置した真空ポンプに接続したホースにより先導管ケーシングの内側の水を汲み上げながら、効率的な掘削を行うことができる。
【００１８】
また、前記先導管ケーシングが、平面視において９０度等分に４分割した分割体を、それらの上下方向の端面同士を凹凸係合させて上下方向に相対移動可能に連結したものであり、これらの分割体のそれぞれを個別の前記油圧ジャッキにより地盤に圧入してなると、前記効果に加え、先端力及び摩擦抵抗力を軽減することができるため、油圧ジャッキの推力を軽減することができる。
よって、先導管ケーシング内の油圧ジャッキ及びそのまわりの部品をコンパクトに構成することができるため、油圧ジャッキ等の設置及び回収作業が容易になるとともに、掘削バケットの外径を大きくして掘削効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
以下においては、本発明に係る縦穴掘削装置及び縦穴掘削方法を現場打ちコンクリートによる基礎杭の構築のために使用する場合について説明するが、本発明に係る縦穴掘削装置及び縦穴掘削方法は、このような用途に限定されるものではなく、他の様々な縦穴を掘削する用途に対しても使用することができる。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態に係る縦穴掘削装置の全体構成を示す部分縦断面図、図２〜図５は本発明の実施の形態に係る縦穴掘削工法の説明図であり、図２は最上段のライナープレート１５Ａ，…、先導管ケーシング２０及び油圧ジャッキ１７，…等並びに縦穴掘削装置１を設置した状態を、図３は油圧ジャッキ１７，…を伸張させて先導管ケーシング２０を地盤Ｇに圧入した状態を、図４は縦穴掘削装置１により先導管ケーシング２０の略下端の高さ位置まで地盤Ｇを掘削した状態を、図５は油圧ジャッキ１７，…を収縮して最上段のライナープレート１５Ａ，…の下側に新たなライナープレート１５Ｂ，…を設置した状態を示している。
また、図６は先導管ケーシング２０を４分割構成にした例を示す横断面図、図７は縦穴Ｐの最終掘削が終了した状態を示す縦断面図、図８は最終掘削終了後に縦穴掘削装置１を縦穴Ｐから地上側へ取り出すとともに油圧ジャッキ１７，…及び当接板１６を回収した状態を示す縦断面図である。
【００２１】
先ず、本発明の実施の形態に係る縦穴掘削装置１の構成について説明する。
図１に示すように、縦穴掘削装置１は、地表面ＧＬに設置され、例えばアウトリガー等により固定されたベースマシンであるクローラクレーン２、クローラクレーン２のブーム３の先端に取り付けられたオーガ駆動装置４、オーガ駆動装置４により駆動されて垂直軸まわりに回転するスクリュー５、スクリュー５の下端部以外を覆うケーシング６、ケーシング６の下側（最下段）のジョイントケーシング６Ｂの外周面に固定された掘削バケット駆動装置７、並びに、掘削バケット駆動装置７によりスクリュー５と同心回転が可能なように支持されるとともに、掘削バケット駆動装置７により駆動されて垂直軸まわりに回転する掘削バケット８等からなり、掘削バケット８内にはスクリュー５及びケーシング６の下部が挿入される。
なお、掘削バケット８を、下側（最下段）のジョイントケーシング６Ｂによりスクリュー５と同心回転が可能なように支持してもよい。
【００２２】
ここで、スクリュー５は図１の状態では上下のジョイントスクリュー５Ａ，５Ｂからなるが、ジョイントスクリューは、例えば多角形柱状の凸部と該凸部が嵌合する凹部との凹凸嵌合により上下に連結することができるため、後述するようにジョイントスクリュー５Ｃ，…（図７参照。）を継ぎ足すことにより、その長さを必要な長さにすることができる。
また、ケーシング６は図１の状態では上下のジョイントケーシング６Ａ，６Ｂからなるが、ジョイントケーシングは、例えばネジによる締結により上下に連結することができるため、後述するようにジョイントケーシング６Ｃ，…（図７参照。）を継ぎ足すことにより、その長さを必要な長さにすることができる。
すなわち、スクリュー５は上下に連結された多段のジョイントスクリューからなり、ケーシング６は、上下に連結された多段のジョイントケーシングからなる。
【００２３】
図１に示すように、掘削バケット駆動装置７のモータ７Ａ，７Ａの下方に延びる出力軸に固定された平歯車７Ｂ，７Ｂが掘削バケット８の上端部の内歯車８Ａに噛合することから、モータ７Ａ，７Ａのトルクは大きく増幅され、このトルクにより掘削バケット８が回転するため、クローラクレーン２により反力を受けながら、掘削バケット８の底板９に取り付けられた掘削ビット１０，…により地盤Ｇを掘削することができる。
また、掘削バケット９の底板９はリング状であり、その中央の通孔９Ａから、下側（最下段）のジョイントスクリュー５Ｂの下端に取り付けられたオーガビット１１，…が露出しているため、オーガ駆動装置４によりスクリュー５を回転させることにより、クローラクレーン２により反力を受けながら、オーガビット１１，…により地盤Ｇを掘削することができる。
【００２４】
上述のように掘削ビット１０，…により掘削された土砂は、掘削バケット８の底板９に形成された図示しない土砂流入口から掘削バケット８内に取り入れられるため、オーガ駆動装置４により回転するスクリュー５により地上側へ搬送され、上述のようにオーガビット１１，…により掘削された土砂も、同様に前記スクリュー５により地上側へ搬送される。
これらの土砂は、上側（最上段）のジョイントケーシング６Ａ（ケーシング６の地上側部分）に形成された排出口１２から排出され、受け板１３を介して地上側に設置されたコンベアＣ、ダンプトラックの荷台又は一輪車等に受け渡される。
【００２５】
以上のような構成の縦穴掘削装置１によれば、地上側に設置したクローラクレーン２（ベースマシン）により反力を受ける構成であることから、縦穴Ｐの内壁面に押圧されるグリッパ等により支持反力を得ていないため、地盤Ｇが軟弱な場合であっても、容易に必要な支持反力を得ながら、安定かつ確実な掘削を行うことができる。
その上、ジョイントスクリュー５Ａ，５Ｂ，…及びジョイントケーシング６Ａ，６Ｂ，…を必要に応じて容易に継ぎ足すことができるため、比較的簡易な構成により、所要の深度の縦穴Ｐを掘削することができる。
【００２６】
その上さらに、オーガ駆動装置４によりスクリュー５を回転させることにより掘削土砂を上方へ搬送してケーシング６に形成した排出口１２から排出する構成であるため、排土作業（揚土作業）のために大容量の吸引ポンプ等が必要になることがないとともに、駆動音が比較的静かであることから騒音が問題になることがないため、住宅地や夜間の使用にも適している。
その上、最下段のジョイントスクリュー５Ｂの下端に取り付けるオーガビット１１，…（オーガヘッド）を土質に適したものに容易に付け替えることができるとともに、掘削バケット８の掘削ビット１０，…との併用により、掘削効率を向上することができる。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態に係る縦穴掘削工法について説明する。
図２に示すように、初期掘削を行った縦穴Ｐ内に先導管ケーシング２０を設置し、１段目（最上段）のライナープレート１５Ａ，…を設置するとともにガイドコンクリート１９を打設し、ライナープレート１５Ａ，…に対して、図示しない例えば簡易アンカーと反力架台等による所要の反力処理を行う。
ここで、先導管ケーシング２０の内径はライナープレート１５Ａ，…の外径よりも大きいため、先導管ケーシング２０内にライナープレート１５Ａ，…が入った状態、すなわち水平面内で先導管ケーシング２０とライナープレート１５Ａ，…とが重なった状態とすることができる。
【００２８】
先導管ケーシング２０の内周面２０Ａには、該内周面２０Ａに沿って配設される上下方向に伸縮する油圧ジャッキ１７，…を下側から支持する支持部材１８が固定されており、油圧ジャッキ１７，…の上側に、ライナープレート１５Ａ，…（ライナープレートの最下段のもの）の下面に当接する当接板１６が載置される。
図２に示す状態において、油圧ジャッキ１７，…を伸張することにより先導管ケーシング２０が地盤Ｇに圧入された図３に示す状態となる。
また、図３に示す状態において、前述の縦穴掘削装置１により先導管ケーシング２０内の地盤Ｇを該先導管ケーシング２０の略下端の高さ位置まで掘削することにより図４に示す状態となる。
さらに、図４に示す状態において、油圧ジャッキ１７，…を収縮することにより当接板１６の上側でかつライナープレート１５Ａ，…の下側には空間ができるため、該空間に新たなライナープレートである２段目のライナープレート１５Ｂ，…を設置することにより図５に示す状態となる。
【００２９】
以上のような、油圧ジャッキ１７，…を伸張することにより先導管ケーシング２０を地盤Ｇに圧入する工程と、縦穴掘削装置１により先導管ケーシング２０内の地盤Ｇを該先導管ケーシング２０の略下端の高さ位置まで掘削する工程と、油圧ジャッキ１７，…を収縮することにより当接板１６の上側でライナープレートの下側に形成された空間に新たなライナープレートを設置する工程とを繰り返すことにより、必要な深さの縦穴Ｐを掘削することができ、このような縦穴掘削作業の際に、縦穴掘削装置１のジョイントスクリュー５Ａ，５Ｂ，…及びジョイントケーシング６Ａ，６Ｂ，…は必要に応じて継ぎ足される。
【００３０】
ここで、図６に示す例のように、先導管ケーシング２０を、平面視において９０度等分に４分割した分割体２１，２２，２３，２４（図６（ａ）参照。）の上下方向の端面に上下方向に延びる係合凹部２０Ｂ及び係合凸部２０Ｃを形成しておき（図６（ｂ）参照。）、隣り合う分割体同士を係合凹部２０Ｂ及び係合凸部２０Ｃにより凹凸係合させて上下方向に相対移動可能に連結したものとし、油圧ジャッキ１７の支持部材１８を独立させて各分割体に固定し、分割体２１，２２，２３，２４のそれぞれを個別の油圧ジャッキ１７により地盤Ｇに圧入するように構成することにより、先端力及び摩擦抵抗力を軽減することができるため、油圧ジャッキ１７，…の推力を軽減することができる。
よって、先導管ケーシング２０内の油圧ジャッキ１７，…及びそのまわりの部品をコンパクトに構成することができるため、油圧ジャッキ１７，…等の設置及び後述する回収作業が容易になるとともに、掘削バケット８の外径を大きくして掘削効率を向上することができる。
【００３１】
上述の工程を繰り返すことにより支持地盤ＳＧよりも深くまで縦穴Ｐを掘削して最終掘削が終了した例を示す図７の状態では、１段目（最上段）のライナープレート１５Ａ，…、その下側の２段目のライナープレート１５Ｂ，…から、１３段目（最下段）のライナープレート１５Ｍ，…が設置されている。
また、スクリュー５は、最上段のジョイントスクリュー５Ａと最下段のジョイントスクリュー５Ｂとの間に、下側からジョイントスクリュー５Ｃ，５Ｄ，…５Ｆが継ぎ足されており、ケーシング６は、最上段のジョイントケーシング６Ａと最下段のジョイントケーシング６Ｂとの間に、下側からジョイントケーシング６Ｃ，６Ｄ，…６Ｆが継ぎ足されている。
【００３２】
図７の状態から、縦穴掘削装置１を縦穴Ｐから地上側へ取り出すとともに油圧ジャッキ１７，…及び当接板１６の地上側への回収作業が完了した状態である図８において、底盤処理等を行うことにより、現場打ちコンクリートによる基礎杭の構築のための縦穴Ｐが完成し、該縦穴Ｐ内に鉄筋籠を降ろしてコンクリートを打設することにより基礎杭が完成する。
【００３３】
以上のような縦穴掘削工法によれば、先導管ケーシング２０を地盤Ｇに圧入して先行させ、該先導管ケーシング２０内の地盤Ｇを縦穴掘削装置１により掘削することから、必ず山留めがされた状態で掘削作業が行われるため、先導管ケーシング２０に守られた状態で地山の崩落を防止しながら安定かつ確実に縦穴Ｐを掘削することができる。
よって、軟弱地盤であっても地盤改良や安定液の使用が不要となるため、施工コストを低減することができる。
その上、水位が高い場合等であっても、例えば地上側に設置した真空ポンプに接続したホースにより先導管ケーシング２０の内側の水を汲み上げながら、効率的な掘削を行うことができる。
【００３４】
次に、縦穴掘削装置１の構成のバリエーション例について説明する。
図９は、掘削バケット８の内周面８Ｂに螺旋状板１４を取り付けた例を示しており、このような螺旋状板１４により、掘削バケット８の底板９の図示しない土砂流入口から取り入れた掘削土砂をスクリュー５へ導くことができるため、掘削ビット１０，…により掘削した土砂の排土を効率的に行うことができる。
【００３５】
また、図１０は、掘削バケット８の底板９をリング状とせずに、また、最下段のジョイントスクリュー５Ｂの下端にオーガビット１１，…（オーガヘッド）を取り付けずに、掘削バケット８の掘削ビット１０，…のみにより掘削を行う例を示しており、本発明に係る縦穴掘削装置１はこのような構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係る縦穴掘削装置の全体構成を示す部分縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る縦穴掘削工法の説明図であり、最上段のライナープレート、先導管ケーシング及び油圧ジャッキ等並びに縦穴掘削装置を設置した状態を示している。
【図３】同説明図であり、油圧ジャッキを伸張させて先導管ケーシングを地盤に圧入した状態を示している。
【図４】同説明図であり、縦穴掘削装置により先導管ケーシングの略下端の高さ位置まで地盤を掘削した状態を示している。
【図５】同説明図であり、油圧ジャッキを収縮して最上段のライナープレートの下側に新たなライナープレートを設置した状態を示している。
【図６】先導管ケーシングを４分割構成にした例を示す横断面図であり、（ａ）は全体構成を、（ｂ）は凹凸係合部を拡大して示している。
【図７】縦穴の最終掘削が終了した状態を示す縦断面図である。
【図８】最終掘削終了後に縦穴掘削装置を縦穴から地上側へ取り出すとともに油圧ジャッキ及び当接板を回収した状態を示す縦断面図である。
【図９】掘削バケットの内周面に取り付けた螺旋状板を示す縦断面図である。
【図１０】掘削バケットの底面の通孔及び該通孔から露出させるオーガビットを無くした例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ｃ コンベア
Ｇ 地盤
ＧＬ 地表面
Ｐ 縦穴
ＳＧ 支持地盤
１ 縦穴掘削装置
２ クローラクレーン（ベースマシン）
３ ブーム
４ オーガ駆動装置
５ スクリュー
５Ａ，５Ｂ，… ジョイントスクリュー
６ ケーシング
６Ａ，６Ｂ，… ジョイントケーシング
７ 掘削バケット駆動装置
７Ａ モータ
７Ｂ 平歯車
８ 掘削バケット
８Ａ 内歯車
８Ｂ 内周面
９ 底板
９Ａ 通孔
１０ 掘削ビット
１１ オーガビット
１２ 排出口
１３ 受け板
１４ 螺旋状板
１５Ａ，１５Ｂ，… ライナープレート
１６ 当接板
１７ 油圧ジャッキ
１８ 支持部材
１９ ガイドコンクリート
２０ 先導管ケーシング
２０Ａ 内周面
２０Ｂ 係合凹部
２０Ｃ 係合凸部
２１，２２，２３，２４ 分割体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に縦穴を掘削する縦穴掘削装置及び縦穴掘削工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大規模な装置によらずに比較的簡易な装置により縦穴を掘削することができる縦穴掘削装置として、縦穴の中央から放射方向に突出するグリッパと、該グリッパを備えることにより、縦穴の内壁面から支持反力を得る支持台と、該支持台の中心部分を貫通して上下方向に進退可能に支持された上部筒体と、該上部筒体を前記支持台に対して上下方向に進退させる伸縮ジャッキと、前記上部筒体に対し回転可能に連接され、その下端に切削ビットを備えるとともに、側面に土砂取り込み用の開口部を有する下部筒体と、該下部筒体の側部に水平方向に延長して取り付けられ、掘削土砂の搬送路が前記開口部と連通するように取り付けられたヘリカルドラム掘削装置と、前記上部筒体を経て前記下部筒体の内部に挿入配置される吸引配管とからなるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような縦穴掘削装置を用いた縦穴掘削工法は、グリッパを伸張することにより支持台を縦穴の内部に固定した後、下部筒体及びヘリカルドラム掘削装置を駆動し、伸縮ジャッキを伸張することにより上部筒体を支持台に対して徐々に下方にスライド移動させながら、下部筒体下端の切削ビット及びヘリカルドラム掘削装置のビットにより掘削作業を行うものであり、この掘削作業の際の掘削土砂は吸引配管により吸引排除される。
また、伸縮ジャッキが伸びきった際には、下部筒体及びヘリカルドラム掘削装置の駆動を一旦停止し、グリッパを収縮して支持台の固定状態を解除し、伸縮ジャッキを収縮することにより支持台を上部筒体に対して下方にスライド移動させ、再びグリッパを伸張して支持台を縦穴の内壁面に固定した後、前記掘削作業を行い、このような作業を所定回数繰り返すことにより、定められた深度の縦穴を掘削形成するものである。
なお、前記掘削作業により縦穴が形成された際に、該縦穴の内壁面を覆うライナープレートを順次上方から取り付けることにより、縦穴の内壁面の崩壊を防止するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６１３６１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記縦穴掘削工法では、前述のとおり縦穴の内壁面を覆うようにライナープレートを取り付けてはいるが、下部筒体下端の切削ビット及びヘリカルドラム掘削装置のビットが掘削作業を行っている状態で、その側面側に山留壁がないため、特に地盤が軟弱な場合においては、地山が崩落して作業を継続することができなくなる場合がある。
また、前記縦穴掘削装置及び縦穴掘削工法では、縦穴の内壁面に押圧されるグリッパにより支持反力を得ているため、地盤が軟弱な場合には必要な支持反力を得ることができない。
よって、軟弱地盤である場合に地盤改良や安定液の使用が必要になるため、このような場合においては特に施工コストや施工時間の増大を招来することになる。
【０００６】
さらに、前記縦穴掘削装置及び縦穴掘削工法では、深い縦穴を形成する際には、地上に設置した吸引ポンプの圧力を非常に大きくする必要が生じるとともに、吸引配管が詰まることが多くなるため掘削土砂の攪拌等が必要になる。
さらにまた、吸引配管により掘削土砂を吸引排除する構成であるため、このような排土作業（揚土作業）の際における騒音が問題になる場合がある。
【０００７】
そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、地山の崩落を防止しながら安定かつ確実に縦穴を掘削することができるとともに施工コストを低減することができる縦穴掘削工法を提供するともに、このような縦穴掘削工法に適した、掘削効率が高く、排土作業の騒音が問題とならない、比較的簡易な構成の縦穴掘削装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る縦穴掘削装置は、前記課題解決のために、ベースマシンと、該ベースマシンの先端に取り付けられたオーガ駆動装置と、該オーガ駆動装置により駆動されて回転する上下に連結された多段のジョイントスクリューからなるスクリューと、該スクリューの下端部以外を覆う、上下に連結された多段のジョイントケーシングからなるケーシングと、該ケーシングの最下段のジョイントケーシングの外周面に固定された掘削バケット駆動装置と、該掘削バケット駆動装置又は前記最下段のジョイントケーシングにより前記スクリューと同心回転が可能なように支持されるとともに、前記掘削バケット駆動装置により駆動されて回転する、前記スクリュー及びケーシングの下部が挿入された掘削バケットとを備え、前記ベースマシンにより反力を受けながら、前記掘削バケット駆動装置により前記掘削バケットを回転させることにより、該掘削バケットの底板に取り付けられた掘削ビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記底板に形成された土砂流入口から取り入れ、前記オーガ駆動装置により前記スクリューを回転させることにより前記掘削土砂を前記ケーシングの地上側部分に形成された排出口から排出するものである。
【０００９】
ここで、前記掘削バケットの底板をリング状とし、その中央の通孔から、最下段のジョイントスクリューの下端に取り付けられたオーガビットを露出させ、前記オーガ駆動装置により前記スクリュー及びオーガビットを回転させることにより、該オーガビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記掘削バケットの掘削ビットによる掘削土砂とともに前記排出口から排出すると好ましい。
【００１０】
また、前記掘削バケットの内周面に螺旋状板を取り付けてなるとさらに好ましい。
【００１１】
本発明に係る縦穴掘削工法は、前記課題解決のために、ライナープレートの最下段のものの下面に当接する当接板と、該当接板の下側に位置して上下方向に伸縮する油圧ジャッキと、該油圧ジャッキを下側から支持する支持部材が内周面に固定され、その内径が前記ライナープレートの外径よりも大きい先導管ケーシングとを備え、前記油圧ジャッキを伸張することにより前記先導管ケーシングを地盤に圧入する工程と、前記請求項１〜３のいずれかに記載の縦穴掘削装置により前記先導管ケーシング内の地盤を該先導管ケーシングの略下端の高さ位置まで掘削する工程と、前記油圧ジャッキを収縮することにより前記当接板の上側で前記ライナープレートの下側に形成された空間に新たなライナープレートを設置する工程とを、前記ジョイントスクリュー及びジョイントケーシングを必要に応じて継ぎ足しながら繰り返すことにより縦穴を掘削するものである。
【００１２】
ここで、前記先導管ケーシングが、平面視において９０度等分に４分割した分割体を、それらの上下方向の端面同士を凹凸係合させて上下方向に相対移動可能に連結したものであり、これらの分割体のそれぞれを個別の前記油圧ジャッキにより地盤に圧入してなると好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る縦穴掘削装置は、ベースマシンと、該ベースマシンの先端に取り付けられたオーガ駆動装置と、該オーガ駆動装置により駆動されて回転する上下に連結された多段のジョイントスクリューからなるスクリューと、該スクリューの下端部以外を覆う、上下に連結された多段のジョイントケーシングからなるケーシングと、該ケーシングの最下段のジョイントケーシングの外周面に固定された掘削バケット駆動装置と、該掘削バケット駆動装置又は前記最下段のジョイントケーシングにより前記スクリューと同心回転が可能なように支持されるとともに、前記掘削バケット駆動装置により駆動されて回転する、前記スクリュー及びケーシングの下部が挿入された掘削バケットとを備え、前記ベースマシンにより反力を受けながら、前記掘削バケット駆動装置により前記掘削バケットを回転させることにより、該掘削バケットの底板に取り付けられた掘削ビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記底板に形成された土砂流入口から取り入れ、前記オーガ駆動装置により前記スクリューを回転させることにより前記掘削土砂を前記ケーシングの地上側部分に形成された排出口から排出するので、地上側に設置したベースマシンにより反力を受ける構成であることから、縦穴の内壁面に押圧されるグリッパ等により支持反力を得ていないため、地盤が軟弱な場合であっても、容易に必要な支持反力を得ながら、安定かつ確実な掘削を行うことができる。
【００１４】
その上、ジョイントスクリュー及びジョイントケーシングを必要に応じて容易に継ぎ足すことができるため、比較的簡易な構成により、所要の深度の縦穴を掘削することができる。
その上さらに、オーガ駆動装置によりスクリューを回転させることにより掘削土砂を上方へ搬送してケーシングに形成した排出口から排出する構成であるため、排土作業（揚土作業）のために大容量の吸引ポンプ等が必要になることがないとともに、駆動音が比較的静かであることから騒音が問題になることがないため、住宅地や夜間の使用にも適している。
【００１５】
また、前記掘削バケットの底板をリング状とし、その中央の通孔から、最下段のジョイントスクリューの下端に取り付けられたオーガビットを露出させ、前記オーガ駆動装置により前記スクリュー及びオーガビットを回転させることにより、該オーガビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記掘削バケットの掘削ビットによる掘削土砂とともに前記排出口から排出すると、前記効果に加え、最下段のジョイントスクリューの下端に取り付けるオーガビット（オーガヘッド）を土質に適したものに容易に付け替えることができるとともに、掘削バケットの掘削ビットとの併用により、掘削効率を向上することができる。
【００１６】
さらに、前記掘削バケットの内周面に螺旋状板を取り付けてなると、前記効果に加え、螺旋状板により、掘削バケットの底板の土砂流入口から取り入れた掘削土砂をスクリューへ導くことができるため、掘削ビットにより掘削した土砂の排土を効率的に行うことができる。
【００１７】
本発明に係る縦穴掘削工法は、ライナープレートの最下段のものの下面に当接する当接板と、該当接板の下側に位置して上下方向に伸縮する油圧ジャッキと、該油圧ジャッキを下側から支持する支持部材が内周面に固定され、その内径が前記ライナープレートの外径よりも大きい先導管ケーシングとを備え、前記油圧ジャッキを伸張することにより前記先導管ケーシングを地盤に圧入する工程と、前記請求項１〜３のいずれかに記載の縦穴掘削装置により前記先導管ケーシング内の地盤を該先導管ケーシングの略下端の高さ位置まで掘削する工程と、前記油圧ジャッキを収縮することにより前記当接板の上側で前記ライナープレートの下側に形成された空間に新たなライナープレートを設置する工程とを、前記ジョイントスクリュー及びジョイントケーシングを必要に応じて継ぎ足しながら繰り返すことにより縦穴を掘削するので、先導管ケーシングを地盤に圧入して先行させ、該先導管ケーシング内の地盤を縦穴掘削装置により掘削することから、必ず山留めがされた状態で掘削作業が行われるため、先導管ケーシングに守られた状態で地山の崩落を防止しながら安定かつ確実に縦穴を掘削することができる。
よって、軟弱地盤であっても地盤改良や安定液の使用が不要となるため、施工コストを低減することができる。
その上、水位が高い場合等であっても、例えば地上側に設置した真空ポンプに接続したホースにより先導管ケーシングの内側の水を汲み上げながら、効率的な掘削を行うことができる。
【００１８】
また、前記先導管ケーシングが、平面視において９０度等分に４分割した分割体を、それらの上下方向の端面同士を凹凸係合させて上下方向に相対移動可能に連結したものであり、これらの分割体のそれぞれを個別の前記油圧ジャッキにより地盤に圧入してなると、前記効果に加え、先端力及び摩擦抵抗力を軽減することができるため、油圧ジャッキの推力を軽減することができる。
よって、先導管ケーシング内の油圧ジャッキ及びそのまわりの部品をコンパクトに構成することができるため、油圧ジャッキ等の設置及び回収作業が容易になるとともに、掘削バケットの外径を大きくして掘削効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。
以下においては、本発明に係る縦穴掘削装置及び縦穴掘削方法を現場打ちコンクリートによる基礎杭の構築のために使用する場合について説明するが、本発明に係る縦穴掘削装置及び縦穴掘削方法は、このような用途に限定されるものではなく、他の様々な縦穴を掘削する用途に対しても使用することができる。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態に係る縦穴掘削装置の全体構成を示す部分縦断面図、図２〜図５は本発明の実施の形態に係る縦穴掘削工法の説明図であり、図２は最上段のライナープレート１５Ａ，…、先導管ケーシング２０及び油圧ジャッキ１７，…等並びに縦穴掘削装置１を設置した状態を、図３は油圧ジャッキ１７，…を伸張させて先導管ケーシング２０を地盤Ｇに圧入した状態を、図４は縦穴掘削装置１により先導管ケーシング２０の略下端の高さ位置まで地盤Ｇを掘削した状態を、図５は油圧ジャッキ１７，…を収縮して最上段のライナープレート１５Ａ，…の下側に新たなライナープレート１５Ｂ，…を設置した状態を示している。
また、図６は先導管ケーシング２０を４分割構成にした例を示す横断面図、図７は縦穴Ｐの最終掘削が終了した状態を示す縦断面図、図８は最終掘削終了後に縦穴掘削装置１を縦穴Ｐから地上側へ取り出すとともに油圧ジャッキ１７，…及び当接板１６を回収した状態を示す縦断面図である。
【００２１】
先ず、本発明の実施の形態に係る縦穴掘削装置１の構成について説明する。
図１に示すように、縦穴掘削装置１は、地表面ＧＬに設置され、例えばアウトリガー等により固定されたベースマシンであるクローラクレーン２、クローラクレーン２のブーム３の先端に取り付けられたオーガ駆動装置４、オーガ駆動装置４により駆動されて垂直軸まわりに回転するスクリュー５、スクリュー５の下端部以外を覆うケーシング６、ケーシング６の下側（最下段）のジョイントケーシング６Ｂの外周面に固定された掘削バケット駆動装置７、並びに、掘削バケット駆動装置７によりスクリュー５と同心回転が可能なように支持されるとともに、掘削バケット駆動装置７により駆動されて垂直軸まわりに回転する掘削バケット８等からなり、掘削バケット８内にはスクリュー５及びケーシング６の下部が挿入される。
なお、掘削バケット８を、下側（最下段）のジョイントケーシング６Ｂによりスクリュー５と同心回転が可能なように支持してもよい。
【００２２】
ここで、スクリュー５は図１の状態では上下のジョイントスクリュー５Ａ，５Ｂからなるが、ジョイントスクリューは、例えば多角形柱状の凸部と該凸部が嵌合する凹部との凹凸嵌合により上下に連結することができるため、後述するようにジョイントスクリュー５Ｃ，…（図７参照。）を継ぎ足すことにより、その長さを必要な長さにすることができる。
また、ケーシング６は図１の状態では上下のジョイントケーシング６Ａ，６Ｂからなるが、ジョイントケーシングは、例えばネジによる締結により上下に連結することができるため、後述するようにジョイントケーシング６Ｃ，…（図７参照。）を継ぎ足すことにより、その長さを必要な長さにすることができる。
すなわち、スクリュー５は上下に連結された多段のジョイントスクリューからなり、ケーシング６は、上下に連結された多段のジョイントケーシングからなる。
【００２３】
図１に示すように、掘削バケット駆動装置７のモータ７Ａ，７Ａの下方に延びる出力軸に固定された平歯車７Ｂ，７Ｂが掘削バケット８の上端部の内歯車８Ａに噛合することから、モータ７Ａ，７Ａのトルクは大きく増幅され、このトルクにより掘削バケット８が回転するため、クローラクレーン２により反力を受けながら、掘削バケット８の底板９に取り付けられた掘削ビット１０，…により地盤Ｇを掘削することができる。
また、掘削バケット９の底板９はリング状であり、その中央の通孔９Ａから、下側（最下段）のジョイントスクリュー５Ｂの下端に取り付けられたオーガビット１１，…が露出しているため、オーガ駆動装置４によりスクリュー５を回転させることにより、クローラクレーン２により反力を受けながら、オーガビット１１，…により地盤Ｇを掘削することができる。
【００２４】
上述のように掘削ビット１０，…により掘削された土砂は、掘削バケット８の底板９に形成された図示しない土砂流入口から掘削バケット８内に取り入れられるため、オーガ駆動装置４により回転するスクリュー５により地上側へ搬送され、上述のようにオーガビット１１，…により掘削された土砂も、同様に前記スクリュー５により地上側へ搬送される。
これらの土砂は、上側（最上段）のジョイントケーシング６Ａ（ケーシング６の地上側部分）に形成された排出口１２から排出され、受け板１３を介して地上側に設置されたコンベアＣ、ダンプトラックの荷台又は一輪車等に受け渡される。
【００２５】
以上のような構成の縦穴掘削装置１によれば、地上側に設置したクローラクレーン２（ベースマシン）により反力を受ける構成であることから、縦穴Ｐの内壁面に押圧されるグリッパ等により支持反力を得ていないため、地盤Ｇが軟弱な場合であっても、容易に必要な支持反力を得ながら、安定かつ確実な掘削を行うことができる。
その上、ジョイントスクリュー５Ａ，５Ｂ，…及びジョイントケーシング６Ａ，６Ｂ，…を必要に応じて容易に継ぎ足すことができるため、比較的簡易な構成により、所要の深度の縦穴Ｐを掘削することができる。
【００２６】
その上さらに、オーガ駆動装置４によりスクリュー５を回転させることにより掘削土砂を上方へ搬送してケーシング６に形成した排出口１２から排出する構成であるため、排土作業（揚土作業）のために大容量の吸引ポンプ等が必要になることがないとともに、駆動音が比較的静かであることから騒音が問題になることがないため、住宅地や夜間の使用にも適している。
その上、最下段のジョイントスクリュー５Ｂの下端に取り付けるオーガビット１１，…（オーガヘッド）を土質に適したものに容易に付け替えることができるとともに、掘削バケット８の掘削ビット１０，…との併用により、掘削効率を向上することができる。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態に係る縦穴掘削工法について説明する。
図２に示すように、初期掘削を行った縦穴Ｐ内に先導管ケーシング２０を設置し、１段目（最上段）のライナープレート１５Ａ，…を設置するとともにガイドコンクリート１９を打設し、ライナープレート１５Ａ，…に対して、図示しない例えば簡易アンカーと反力架台等による所要の反力処理を行う。
ここで、先導管ケーシング２０の内径はライナープレート１５Ａ，…の外径よりも大きいため、先導管ケーシング２０内にライナープレート１５Ａ，…が入った状態、すなわち水平面内で先導管ケーシング２０とライナープレート１５Ａ，…とが重なった状態とすることができる。
【００２８】
先導管ケーシング２０の内周面２０Ａには、該内周面２０Ａに沿って配設される上下方向に伸縮する油圧ジャッキ１７，…を下側から支持する支持部材１８が固定されており、油圧ジャッキ１７，…の上側に、ライナープレート１５Ａ，…（ライナープレートの最下段のもの）の下面に当接する当接板１６が載置される。
図２に示す状態において、油圧ジャッキ１７，…を伸張することにより先導管ケーシング２０が地盤Ｇに圧入された図３に示す状態となる。
また、図３に示す状態において、前述の縦穴掘削装置１により先導管ケーシング２０内の地盤Ｇを該先導管ケーシング２０の略下端の高さ位置まで掘削することにより図４に示す状態となる。
さらに、図４に示す状態において、油圧ジャッキ１７，…を収縮することにより当接板１６の上側でかつライナープレート１５Ａ，…の下側には空間ができるため、該空間に新たなライナープレートである２段目のライナープレート１５Ｂ，…を設置することにより図５に示す状態となる。
【００２９】
以上のような、油圧ジャッキ１７，…を伸張することにより先導管ケーシング２０を地盤Ｇに圧入する工程と、縦穴掘削装置１により先導管ケーシング２０内の地盤Ｇを該先導管ケーシング２０の略下端の高さ位置まで掘削する工程と、油圧ジャッキ１７，…を収縮することにより当接板１６の上側でライナープレートの下側に形成された空間に新たなライナープレートを設置する工程とを繰り返すことにより、必要な深さの縦穴Ｐを掘削することができ、このような縦穴掘削作業の際に、縦穴掘削装置１のジョイントスクリュー５Ａ，５Ｂ，…及びジョイントケーシング６Ａ，６Ｂ，…は必要に応じて継ぎ足される。
【００３０】
ここで、図６に示す例のように、先導管ケーシング２０を、平面視において９０度等分に４分割した分割体２１，２２，２３，２４（図６（ａ）参照。）の上下方向の端面に上下方向に延びる係合凹部２０Ｂ及び係合凸部２０Ｃを形成しておき（図６（ｂ）参照。）、隣り合う分割体同士を係合凹部２０Ｂ及び係合凸部２０Ｃにより凹凸係合させて上下方向に相対移動可能に連結したものとし、油圧ジャッキ１７の支持部材１８を独立させて各分割体に固定し、分割体２１，２２，２３，２４のそれぞれを個別の油圧ジャッキ１７により地盤Ｇに圧入するように構成することにより、先端力及び摩擦抵抗力を軽減することができるため、油圧ジャッキ１７，…の推力を軽減することができる。
よって、先導管ケーシング２０内の油圧ジャッキ１７，…及びそのまわりの部品をコンパクトに構成することができるため、油圧ジャッキ１７，…等の設置及び後述する回収作業が容易になるとともに、掘削バケット８の外径を大きくして掘削効率を向上することができる。
【００３１】
上述の工程を繰り返すことにより支持地盤ＳＧよりも深くまで縦穴Ｐを掘削して最終掘削が終了した例を示す図７の状態では、１段目（最上段）のライナープレート１５Ａ，…、その下側の２段目のライナープレート１５Ｂ，…から、１３段目（最下段）のライナープレート１５Ｍ，…が設置されている。
また、スクリュー５は、最上段のジョイントスクリュー５Ａと最下段のジョイントスクリュー５Ｂとの間に、下側からジョイントスクリュー５Ｃ，５Ｄ，…５Ｆが継ぎ足されており、ケーシング６は、最上段のジョイントケーシング６Ａと最下段のジョイントケーシング６Ｂとの間に、下側からジョイントケーシング６Ｃ，６Ｄ，…６Ｆが継ぎ足されている。
【００３２】
図７の状態から、縦穴掘削装置１を縦穴Ｐから地上側へ取り出すとともに油圧ジャッキ１７，…及び当接板１６の地上側への回収作業が完了した状態である図８において、底盤処理等を行うことにより、現場打ちコンクリートによる基礎杭の構築のための縦穴Ｐが完成し、該縦穴Ｐ内に鉄筋籠を降ろしてコンクリートを打設することにより基礎杭が完成する。
【００３３】
以上のような縦穴掘削工法によれば、先導管ケーシング２０を地盤Ｇに圧入して先行させ、該先導管ケーシング２０内の地盤Ｇを縦穴掘削装置１により掘削することから、必ず山留めがされた状態で掘削作業が行われるため、先導管ケーシング２０に守られた状態で地山の崩落を防止しながら安定かつ確実に縦穴Ｐを掘削することができる。
よって、軟弱地盤であっても地盤改良や安定液の使用が不要となるため、施工コストを低減することができる。
その上、水位が高い場合等であっても、例えば地上側に設置した真空ポンプに接続したホースにより先導管ケーシング２０の内側の水を汲み上げながら、効率的な掘削を行うことができる。
【００３４】
次に、縦穴掘削装置１の構成のバリエーション例について説明する。
図９は、掘削バケット８の内周面８Ｂに螺旋状板１４を取り付けた例を示しており、このような螺旋状板１４により、掘削バケット８の底板９の図示しない土砂流入口から取り入れた掘削土砂をスクリュー５へ導くことができるため、掘削ビット１０，…により掘削した土砂の排土を効率的に行うことができる。
【００３５】
また、図１０は、掘削バケット８の底板９をリング状とせずに、また、最下段のジョイントスクリュー５Ｂの下端にオーガビット１１，…（オーガヘッド）を取り付けずに、掘削バケット８の掘削ビット１０，…のみにより掘削を行う例を示しており、本発明に係る縦穴掘削装置１はこのような構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係る縦穴掘削装置の全体構成を示す部分縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る縦穴掘削工法の説明図であり、最上段のライナープレート、先導管ケーシング及び油圧ジャッキ等並びに縦穴掘削装置を設置した状態を示している。
【図３】同説明図であり、油圧ジャッキを伸張させて先導管ケーシングを地盤に圧入した状態を示している。
【図４】同説明図であり、縦穴掘削装置により先導管ケーシングの略下端の高さ位置まで地盤を掘削した状態を示している。
【図５】同説明図であり、油圧ジャッキを収縮して最上段のライナープレートの下側に新たなライナープレートを設置した状態を示している。
【図６】先導管ケーシングを４分割構成にした例を示す横断面図であり、（ａ）は全体構成を、（ｂ）は凹凸係合部を拡大して示している。
【図７】縦穴の最終掘削が終了した状態を示す縦断面図である。
【図８】最終掘削終了後に縦穴掘削装置を縦穴から地上側へ取り出すとともに油圧ジャッキ及び当接板を回収した状態を示す縦断面図である。
【図９】掘削バケットの内周面に取り付けた螺旋状板を示す縦断面図である。
【図１０】掘削バケットの底面の通孔及び該通孔から露出させるオーガビットを無くした例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ｃ コンベア
Ｇ 地盤
ＧＬ 地表面
Ｐ 縦穴
ＳＧ 支持地盤
１ 縦穴掘削装置
２ クローラクレーン（ベースマシン）
３ ブーム
４ オーガ駆動装置
５ スクリュー
５Ａ，５Ｂ，… ジョイントスクリュー
６ ケーシング
６Ａ，６Ｂ，… ジョイントケーシング
７ 掘削バケット駆動装置
７Ａ モータ
７Ｂ 平歯車
８ 掘削バケット
８Ａ 内歯車
８Ｂ 内周面
９ 底板
９Ａ 通孔
１０ 掘削ビット
１１ オーガビット
１２ 排出口
１３ 受け板
１４ 螺旋状板
１５Ａ，１５Ｂ，… ライナープレート
１６ 当接板
１７ 油圧ジャッキ
１８ 支持部材
１９ ガイドコンクリート
２０ 先導管ケーシング
２０Ａ 内周面
２０Ｂ 係合凹部
２０Ｃ 係合凸部
２１，２２，２３，２４ 分割体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースマシンと、
該ベースマシンの先端に取り付けられたオーガ駆動装置と、
該オーガ駆動装置により駆動されて回転する上下に連結された多段のジョイントスクリューからなるスクリューと、
該スクリューの下端部以外を覆う、上下に連結された多段のジョイントケーシングからなるケーシングと、
該ケーシングの最下段のジョイントケーシングの外周面に固定された掘削バケット駆動装置と、
該掘削バケット駆動装置又は前記最下段のジョイントケーシングにより前記スクリューと同心回転が可能なように支持されるとともに、前記掘削バケット駆動装置により駆動されて回転する、前記スクリュー及びケーシングの下部が挿入された掘削バケットとを備え、
前記ベースマシンにより反力を受けながら、前記掘削バケット駆動装置により前記掘削バケットを回転させることにより、該掘削バケットの底板に取り付けられた掘削ビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記底板に形成された土砂流入口から取り入れ、前記オーガ駆動装置により前記スクリューを回転させることにより前記掘削土砂を前記ケーシングの地上側部分に形成された排出口から排出することを特徴とする縦穴掘削装置。
【請求項２】
前記掘削バケットの底板をリング状とし、その中央の通孔から、最下段のジョイントスクリューの下端に取り付けられたオーガビットを露出させ、前記オーガ駆動装置により前記スクリュー及びオーガビットを回転させることにより、該オーガビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記掘削バケットの掘削ビットによる掘削土砂とともに前記排出口から排出する請求項１記載の縦穴掘削装置。
【請求項３】
前記掘削バケットの内周面に螺旋状板を取り付けてなる請求項１又は２記載の縦穴掘削装置。
【請求項４】
ライナープレートの最下段のものの下面に当接する当接板と、該当接板の下側に位置して上下方向に伸縮する油圧ジャッキと、該油圧ジャッキを下側から支持する支持部材が内周面に固定され、その内径が前記ライナープレートの外径よりも大きい先導管ケーシングとを備え、
前記油圧ジャッキを伸張することにより前記先導管ケーシングを地盤に圧入する工程と、
前記請求項１〜３のいずれかに記載の縦穴掘削装置により前記先導管ケーシング内の地盤を該先導管ケーシングの略下端の高さ位置まで掘削する工程と、
前記油圧ジャッキを収縮することにより前記当接板の上側で前記ライナープレートの下側に形成された空間に新たなライナープレートを設置する工程とを、前記ジョイントスクリュー及びジョイントケーシングを必要に応じて継ぎ足しながら繰り返すことにより縦穴を掘削することを特徴とする縦穴掘削工法。
【請求項５】
前記先導管ケーシングが、平面視において９０度等分に４分割した分割体を、それらの上下方向の端面同士を凹凸係合させて上下方向に相対移動可能に連結したものであり、これらの分割体のそれぞれを個別の前記油圧ジャッキにより地盤に圧入してなる請求項４記載の縦穴掘削工法。
【請求項１】
ベースマシンと、
該ベースマシンの先端に取り付けられたオーガ駆動装置と、
該オーガ駆動装置により駆動されて回転する上下に連結された多段のジョイントスクリューからなるスクリューと、
該スクリューの下端部以外を覆う、上下に連結された多段のジョイントケーシングからなるケーシングと、
該ケーシングの最下段のジョイントケーシングの外周面に固定された掘削バケット駆動装置と、
該掘削バケット駆動装置又は前記最下段のジョイントケーシングにより前記スクリューと同心回転が可能なように支持されるとともに、前記掘削バケット駆動装置により駆動されて回転する、前記スクリュー及びケーシングの下部が挿入された掘削バケットとを備え、
前記ベースマシンにより反力を受けながら、前記掘削バケット駆動装置により前記掘削バケットを回転させることにより、該掘削バケットの底板に取り付けられた掘削ビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記底板に形成された土砂流入口から取り入れ、前記オーガ駆動装置により前記スクリューを回転させることにより前記掘削土砂を前記ケーシングの地上側部分に形成された排出口から排出することを特徴とする縦穴掘削装置。
【請求項２】
前記掘削バケットの底板をリング状とし、その中央の通孔から、最下段のジョイントスクリューの下端に取り付けられたオーガビットを露出させ、前記オーガ駆動装置により前記スクリュー及びオーガビットを回転させることにより、該オーガビットにより地盤を掘削し、この掘削土砂を前記掘削バケットの掘削ビットによる掘削土砂とともに前記排出口から排出する請求項１記載の縦穴掘削装置。
【請求項３】
前記掘削バケットの内周面に螺旋状板を取り付けてなる請求項１又は２記載の縦穴掘削装置。
【請求項４】
ライナープレートの最下段のものの下面に当接する当接板と、該当接板の下側に位置して上下方向に伸縮する油圧ジャッキと、該油圧ジャッキを下側から支持する支持部材が内周面に固定され、その内径が前記ライナープレートの外径よりも大きい先導管ケーシングとを備え、
前記油圧ジャッキを伸張することにより前記先導管ケーシングを地盤に圧入する工程と、
前記請求項１〜３のいずれかに記載の縦穴掘削装置により前記先導管ケーシング内の地盤を該先導管ケーシングの略下端の高さ位置まで掘削する工程と、
前記油圧ジャッキを収縮することにより前記当接板の上側で前記ライナープレートの下側に形成された空間に新たなライナープレートを設置する工程とを、前記ジョイントスクリュー及びジョイントケーシングを必要に応じて継ぎ足しながら繰り返すことにより縦穴を掘削することを特徴とする縦穴掘削工法。
【請求項５】
前記先導管ケーシングが、平面視において９０度等分に４分割した分割体を、それらの上下方向の端面同士を凹凸係合させて上下方向に相対移動可能に連結したものであり、これらの分割体のそれぞれを個別の前記油圧ジャッキにより地盤に圧入してなる請求項４記載の縦穴掘削工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１９０４６（Ｐ２０１０−１９０４６Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８２８７４（Ｐ２００８−１８２８７４）
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（５０８２１２４４０）有限会社タケムラ (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（５０８２１２４４０）有限会社タケムラ (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]